การพัฒนากระบวนการ Wire Bonding ในการผลิต Discrete Semiconductor

Wire bonding process development for discrete semiconductor product

Name: เสกสรรค์ งามวิเศษ

keyword: Discrete Semiconductor.

ThaSH: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

Abstract: ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทอุปกรณ์กึ่งตัวนำ (Semiconductor) ที่ใช้อยู่ใน อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป พบว่าบริษัทผู้ผลิตมักใช้เครื่องจักรอัตโนมัติทำการผลิต ในขั้นตอน ประกอบ (Assembly) เฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการเชื่อมต่อวงจรนั้น พบปัญหาองค์ประกอบ ในการเชื่อมต่อวงจรไม่เหมาะสม ทำให้เกิดเป็นจุดเชื่อมหลุดหลังการเชื่อมต่อ เป็นสาเหตุทำให้เกิด ของเสียโดยเฉลี่ย 10.04 ppm ต่อเดือน ส่งผลให้ต้องมีการกักล็อตไว้ตรวจสอบ จนทำให้มี Yield ในการผลิตอยู่เพียง 94.97% จากการศึกษาพบว่า จุดเชื่อมที่เป็นแบบตัวต้านทาน (Resistor) เกิดของเสีย มากที่สุด โดยคิดเป็น 70% การแก้ไขจึงทำการออกแบบการทดลองหาองค์ประกอบที่เหมาะสม ในการเชื่อมต่อจุดเชื่อมแบบดังกล่าว โดยมีปัจจัยที่ใช้ในการเชื่อมต่อได้แก่ อุณหภูมิในการเชื่อมต่อ วงจร ค่าเพาเวอร์อุลตร้าโซนิคในการเชื่อมต่อวงจร เวลาในการเชื่อมต่อวงจรและแรงกดในการ เชื่อมต่อวงจรและทั้ง 4 องค์ประกอบ เบื้องต้นมี 2 ระดับปัจจัย โดยอุณหภูมิในการเชื่อมต่อวงจร ระดับต่ำอยู่ที่ 315 oC และระดับสูงสุดอยู่ที่ 330 oC ค่าเพาเวอร์อุลตร้าโซนิคในการเชื่อมต่อวงจร ระดับต่ำสุดอยู่ที่ 40 mW และระดับสูงสุดอยู่ที่ 60 mW ค่าเวลาในการเชื่อมต่อ วงจรระดับต่ำสุด อยู่ที่ 20 msec และระดับสูงสุดอยู่ที่ 60 msec และค่าแรงกดในการเชื่อมต่อวงจร ระดับต่ำสุดอยู่ที่ 40 gforce และระดับสูงสุดอยู่ที่ 80 gforce ผลจากการทดลองแบบ 2k Factorial พบว่ามีเพียง 3 ปัจจัย ที่มีผลกระทบ คือ อุณหภูมิ แรงสั่นสะเทือน และ แรงกด ส่วนปัจจัยเวลาไม่มีผลกระทบ และ การทดลองแบบ Full Factorial ที่ 4 ระดับ อุณหภูมิในการเชื่อมต่อมีค่าระดับ คือ 315 oC, 325 oC, 330 oC และ 340 oC ค่าเพาเวอร์อุลตร้าโซนิคในการเชื่อมต่อวงจรมีค่าระดับ คือ 40 mW, 50 mW, 60 mW และ 65 mW ค่าแรงกดในการเชื่อมต่อวงจรมีค่าระดับ คือ 40 gforce, 60 gforce, 80 gforce และ 85 gforce ได้ค่าระดับของปัจจัยที่เหมาะสมคือ อุณหภูมิในการเชื่อมต่อวงจรที่ 327 oC ค่าแรงสั่นสะเทือนในการเชื่อมต่อวงจรที่ 54 mW และแรงกดในการเชื่อมต่อวงจรที่ 66 gforce จะได้ค่าแรงเฉือนลูกบอล (Ball Shear Strength) สูงสุดที่ 51.8 gforce (เพิ่มขึ้นจากเดิม 58.89%) ผลการวิจัยดังกล่าวสามารถลดของเสียเฉลี่ยเหลือเพียง 1.63 ppm ต่อเดือน (ลดลงจากเดิม คิดเป็น 83.76%) ส่งผลให้ Yield การผลิตเพิ่มได้ถึง 98.73% (เพิ่มขึ้น 3.76%) นอกจากนี้ยังสามารถลดมูลค่า ความเสียหาย คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้เฉลี่ยที่ 337,500 บาทต่อเดือน อีกด้วย

Abstract: The electronic equipment manufacturing especially on semiconductor which used on general electrical equipment. The manufacturing process was done with automatically machines in assembly process. The important process on connect the circuit is welding to the parts of IC had many defects with present process. The analysis on defective sample found that effect from welding factors. The problem of this process had defective rate at 10.04 ppm per month by average and also had the production yield at 94.97%. The total of defect can be separate to cause of defect with welding process is 70% of total defect. The welding process was done with four factor are temperature of work piece, ultrasonic power, bonding time and bonding force. The experiment was done with 2 level on each factor is 315 oC and 330 oC for temperature, 40 mW and 60 mW for ultrasonic power, 20 msec and 60 msec for bonding time and 40 gforce and 80 gforce to analysis, with 24 factorial experiment found that only 3 factors was effect to welding joint are temperature of work piece, ultrasonic power and bonding force. After that on valid to each factor was done on 4 levels factorial experiment for optimize the level of factor is 315 oC, 325 oC, 330 oC and 340 oC for temperature, 40 mW, 50 mW, 60 mW and 65 mW for ultrasonic power, 40 gforce, 60 gforce, 80 gforce and 85 gforce for bonding force found that can be reduce the defect to 1.63 ppm per month or decrease the defect at 83.76%. The optimum of factor level is the temperature on 327 oC, ultrasonic power at 54 mW and bonding force on 66 gforce that had maximum of ball shear strength at 51.8 gforce. These improvement can be done the production yield at 98.73% or 3.76% increasing and can be compare to reduce the loss by saving to 337,500 bath per month

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: สมเกียรติ จงประสิทธิ์พร

Role: ที่ปรึกษาสารนิพนธ์

Email : sjp@kmutnb.ac.th

Created: 2554

Modified: 2555-07-03

Issued: 2555-07-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: E-THESIS

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมการจัดการอุตสาหกรรม

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15558320.pdf	5.27 MB	364	2025-05-27 22:15:38

ใช้เวลา

0.034937 วินาที